DE2414478B2 - AEROGELY STRUCTURED SILICA AND METHOD FOR MANUFACTURING IT - Google Patents
AEROGELY STRUCTURED SILICA AND METHOD FOR MANUFACTURING ITInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft aerogelartige strukturierte wi Kieselsäure und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to airgel-like structured wi Silicic acid and a process for its preparation.
Unter Aerogelen sind Kieselgele mit geringem Schüttgewicht (ca. 20 bis 50 g/l) und hoher Makroporosität (DBP-Zahlen bis 3,4 ml/g) zu verstehen. Aufgrund des von R. 11 e r beschriebenen Kontraktionseffektes, der bei der Trocknung von Kieselgelen aus wäßriger Phase zu einem Zusammenbruch der Porenstruktur führt, sind Kieselsäureaerogele nur nach dem von K is tier in der US-PS 22 49 767 beschriebener Verfahren zugänglich. K is tier entwässert hierzi Kieselsäuresole teilweise mit Alkoholen und trockne dann das wasserhaltige Alkoge! mit Autoklav durch Entspannen unter überkritischen Bedingungen. Au diese Weise erhält er besonders locker aufgebaute Strukturen aus den Primärteilchen des Kieselsäuresole die hohe Volumenwerte im Bereich der Makroporer (>300 Ä) bei sehr geringer scheinbarer Dichte (Schutt gewicht) haben.Aerogels include silica gels with a low bulk density (approx. 20 to 50 g / l) and high macroporosity (DBP numbers up to 3.4 ml / g). Due to the contraction effect described by R. 11 e r, that when drying silica gels from the aqueous phase leads to a breakdown of the pore structure leads, silica aerogels are only after that described by K is tier in US Pat. No. 2,249,767 Procedure accessible. Here, K is tier partially dehydrates silica sols with alcohols and then dries them then the water-containing alcoge! with an autoclave by releasing the pressure under supercritical conditions. Au In this way, he receives particularly loosely structured structures from the primary particles of the silica brine the high volume values in the area of macropores (> 300 Å) with a very low apparent density (rubble weight) have.
Diese als Aerogel bezeichneten Stoffe dienen je nach dem Grad ihrer Porosität und ihres Schüttgewichts al< Füllstoffe, Trägerkieselsäuren, Mattierungsmittel, Ver dickungsmittel etc. Das Verfahren zur Herstellung dieser Aerogele ist durch den erforderlichen Einsat2 organischer Lösungsmittel und die im Autokla\ auszuführende überkritische Trocknung technisch unc wirtschaftlich sehr aufwendig.These substances, known as airgel, are used depending on their degree of porosity and bulk density Fillers, carrier silicas, matting agents, thickening agents, etc. The method of manufacture of these aerogels is due to the necessary use of organic solvents and Supercritical drying to be carried out is technically and economically very complex.
Es wurde nun gefunden, daß man die geschilderter Nachteile der bisher zur Herstellung der AerogeJe zui Verfügung stehenden Verfahren vermeiden kann, wenn man anstelle der Teilchen eines Kieselsols Primärteilchen pyrogen hergestellter Kieselsäuren einsetzt und auf eine Gewinnung aus flüssiger Phase verzichtet.It has now been found that so far, the avoid for preparing the AerogeJe zui available methods portrayed the disadvantages, if, instead of using the silica sol particles of a primary particle fumed silicas and dispense with a recovery from the liquid phase.
Die Primärteilchen der pyrogenen Kieselsäure liegen in Schüttungen locker assoziiert über elektrostatische und van der Waalsche Kräfte vor. Sie bilden Flocken, welche einen hohen Luftgehalt aufweisen und daher sehr hohes scheinbares Porenvolumen und entsprechend niedriges Schüttgewicht haben. Eine Schüttung dieser Flocken bezeichnet man am besten als Luftdispersion. Die Flocken sind allerdings instabil und werden, im Gegensatz zu den Sekundärteilchen der Kistlerschen Aerogele schon bei geringster mechanischer Beanspruchung bis auf die Primärteilchen abgebaut.The primary particles of pyrogenic silica lie loosely associated with electrostatic beds in bulk and van der Waals forces. They form flakes, which have a high air content and therefore have a very high apparent pore volume and a correspondingly low bulk density. A pour these flakes are best referred to as air dispersion. The flakes, however, are unstable and In contrast to the secondary particles of Kistler's aerogels, they become more mechanical at the slightest Stress reduced down to the primary particles.
Die DT-PS 10 75 573 beschreibt die Hydrophilierung und Entsäuerung von fluorhaltigem Siliciumdioxid durch Behandeln mit Wasserdampf bei Temperaturen von etwa 100 bis etwa 10000C, um eine Teilchenvergrößerung auch bei langer Lagerung zu vermeiden (Sp. 1, Zeilen 9,10).DT-PS 10 75 573 describes the hydrophilization and deacidification of fluorine-containing silicon dioxide by treatment with steam at temperatures of about 100 to about 1000 ° C. in order to avoid particle enlargement even after long storage (column 1, lines 9, 10).
Gegenstand der Erfindung ist eine aerogelartige strukturierte Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche nach DIN 66 131 zwischen 80 bis 450m2/g, einem Schüttgewicht zwischen 10 und 60 g/l einer DBP-Zahl — die Bestimmung der DBP-Zahl (Dibutylphthalat-Adsorption) wird gemäß DT-PS 17 67 332, Spalte 2, Zeilen 30—64 durchgeführt — zwischen 2,4 und 3,8, einem mittleren Teilchengrößenbereich von 0,1 bis 7 μιτι, einem häufigsten Teilchengrößenbereich von 1 bis 2 μπι und einem pH-Wert in 4%iger wäßriger Aufschlämmung von 6 bis 8, erhalten durch Einarbeiten von 5 bis 50 Gew.-% auf einen pH-Wert zwischen 7 und 14 eingestelltem Wasser in luftdispergierte pyrogene Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 10 bis 60 g/l und einer BET-Oberfläche zwischen 100 und 480 m2/g unter gleichmäßiger Verteilung und Trocknung der erhaltenen pulverförmigen Mischung.The invention relates to an airgel-like structured silica with a BET surface area according to DIN 66 131 between 80 and 450m 2 / g, a bulk density between 10 and 60 g / l of a DBP number - the determination of the DBP number (dibutyl phthalate adsorption) is carried out according to DT-PS 17 67 332, column 2, lines 30-64 - between 2.4 and 3.8, a mean particle size range of 0.1 to 7 μm, a most common particle size range of 1 to 2 μm and a pH Value in 4% aqueous slurry of 6 to 8, obtained by incorporating 5 to 50% by weight of water adjusted to a pH value between 7 and 14 into air-dispersed fumed silica with a bulk density of 10 to 60 g / l and one BET surface area between 100 and 480 m 2 / g with uniform distribution and drying of the powdery mixture obtained.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung aerogelartiger strukturierter Kieselsäuren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man in luftdispergierte pyrogene Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 10—60 g/l und einer BET-Oberfläche zwischen 100 und 480 m2/g 5 — 50 Gew.-% auf einen pH-Wert zwischen 7 und 14 eingestelltes Wasser unter gleichmäßiger Verteilung einarbeitet und die erhaltene pulverförmige Mischung trocknet.Another object of the invention is a process for the production of airgel-like structured silicas, which is characterized in that air-dispersed pyrogenic silica with a bulk density of 10-60 g / l and a BET surface area between 100 and 480 m 2 / g 5 - 50% by weight of water adjusted to a pH value between 7 and 14 is incorporated with uniform distribution and the powdery mixture obtained dries.
Da das Volumen der Kieselsäure bei der Einarbeitung des Wassers nur geringfügig abnimmt, ist anzunehmen, daß die ursprünglich vorhandene Assoziation der Primärteilchen der luftdispergierteii pyrogenen Kieselsäure im wesentlichen erhi-ken bleibt. Durch die -. Beladung mit Wasser kommt es wahrscheinlich zu einer Anlösung der Kieselsäureoberfläche, so daß hier gelöste Kieselsäure vorliegt. Diese verkittet beim nachfolgenden Trocknen die Primärteilchen an deren Berührungsstellen. Hi As the volume of silica when incorporating of the water decreases only slightly, it can be assumed that the originally existing association of Primary particles of air-dispersed fumed silica remains largely up-to-date. Through the -. Loading with water is likely to result in one Partial dissolution of the silica surface, so that dissolved silica is present here. This cemented the following Dry the primary particles at their points of contact. Hi
Es entsteht also durch gezieltes Beladen mit Wasser und anschließendes Trocknen aus einer pyrogenen Kieselsäure eine den Kistlerschen Aerogelen entsprechende dispergierstabile Substanz mit hohem Makroporenvolumen und sehr geringer scheinbarer Dichte r> (Schültgewicht).It is created through targeted loading with water and subsequent drying from a pyrogenic Silicic acid is a dispersion-stable substance with a high macropore volume corresponding to the Kistler aerogels and very low apparent density r> (peel weight).
Es wurde weiterhin festgestellt, daß die vor der Einarbeitung des Wassers vorliegende scheinbare, durch die Packungsdichte der pyrogenen Kieselsäure in Luft bestimmte Struktur, welche durch ihre scheinbare Dichte (Schüttgewicht) zum Ausdruck kommt, einen deutlichen Einfluß auf das nach dem erfindungsgemäßen Prozeß zugängliche Produkt hat: Je voluminöser das Ausgangsprodukt ist, desto voluminöser fällt das Endprodukt aus. r>It was also found that the apparent, structure determined by the packing density of the fumed silica in air, which by its apparent Density (bulk density) is expressed, a clear influence on the according to the invention Process accessible product: The more voluminous the starting product, the more voluminous it is End product. r>
Als zweckmäßig hat sich erwiesen, daß man zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte pyrogene Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 15 bis 30, insbesondere um 20 g/l einsetzt.It has been found to be expedient to use pyrogenic products for the production of the products according to the invention Silicic acid with a bulk density of 15 to 30, in particular around 20 g / l, is used.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, jo pyrogene Kieselsäure mit großen Oberflächen und damit kleinen Primärteilchen zu wählen. Nach einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man Kieselsäure mit BET-Oberflachen zwischen 250 und 300 m2/g ein. s >In addition, it has proven to be advantageous to choose pyrogenic silica with large surface areas and thus small primary particles. According to a favorable embodiment of the process according to the invention, silica with BET surface areas between 250 and 300 m 2 / g is used. s>
Eine vollständige Benetzung der Primärteilchen kann bereits erzielt werden, wenn man 5 bis 20, insbesondere 7 bis 15Gew.-°/o Wasser unter gleichmäßiger Verteilung in die Kieselsäure einarbeitet. Da das eingearbeitete Wasser wieder wegzutrocknen ist, wird aus wirtschaftli- w chen Gründen eine möglichst geringe Wassermenge angestrebt. Die erforderliche Menge hängt jedoch in gewissem Umfang von der Art der Einarbeitung ab.Complete wetting of the primary particles can already be achieved if 5 to 20, in particular 7 to 15% by weight, of water are incorporated into the silica with uniform distribution. Since the incorporated water is wegzutrocknen again, the smallest possible amount of water is desirable from economic reasons w chen. However, the amount required depends to some extent on the type of incorporation.
Der Strukturaufbau gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann merklich gefördert werden, wenn man -ti dem Wasser basisch reagierende Verbindungen, wie z. B. Ammoniak, Natrium-, Kaliumhydroxid, wasserlösliche Amine, Wasserglas o. ä. zusetzt. Die Zusatzmengen werden dabei zweckmäßigerweise so gewählt, daß sich im Wasser ein pH-Wert von 8 bis 12, insbesondere 10 bis >o 11, einstellt.The structure build-up according to the method according to the invention can be promoted noticeably if one -ti the water basically reacting compounds such. B. ammonia, sodium, potassium hydroxide, water-soluble Amines, water glass or the like added. The additional amounts are expediently chosen so that a pH of 8 to 12, in particular 10 to> 11, sets in the water.
Die eingesetzten Alkalien wirken als Lösungsvermittler für Kieselsäure und bewirken eine Erhöhung der Makroporosität der Verfahrensprodukte.The alkalis used act as solubilizers for silica and cause an increase in the Macroporosity of the process products.
Anstelle alkalischer Verbindungen können dem v-, Wasser auch freie Kieselsäure oder hydrolytische Kieselsäure und/oder Alkali freisetzende Substanzen zugesetzt werden, Freie, z. B. durch Ansäuern oder Ionenaustausch von Silikatlösungen oder durch hydrolytische Spaltung Silicium-organischer Verbindungen. w> z. B. von Tetramethylsilikat, erzeugte Kieselsäure fördert nämlich den Strukturaufbau ebenfalls. Eine hydrolytisch Alkali und Kieselsäure freisetzende Substanz ist z. B. Natriumnicthylsilikonat.Instead of alkaline compounds, free silicic acid or hydrolytic silicic acid and / or alkali-releasing substances can also be added to the v-, water. B. by acidification or ion exchange of silicate solutions or by hydrolytic cleavage of organosilicon compounds. w> z. B. from tetramethylsilicate, generated silica promotes the structure build-up as well. A hydrolytically alkali and silicic acid releasing substance is z. B. sodium nicthyl siliconate.
Die gleichmäßige Verteilung des Wassers in der ηγ> Kieselsäure kann durch Einimpfen oder Einsprühen in die mischend bewegte Kieselsäure bei Temperaturen der Kieselsäure zwischen 20 und 100, vorzugsweise 40 und 70, insbesondere 50 und H)C vorgenommen werden. Die mischende Bewegung erfolgt zweckmäßigerweise durch Rühren.The uniform distribution of the water in the η γ > silica can be carried out by seeding or spraying into the agitated mixing silica at temperatures of the silica between 20 and 100, preferably 40 and 70, in particular 50 and H) C. The mixing movement is expediently carried out by stirring.
Eine weitere Variante der Wassereinbringung besteht darin, daß man das Wasser in einen, z. B. in einem Fallrohr, fluidisieren Massenstrom der Kieselsäure einsprüht.Another variant of the introduction of water exists in that you put the water in a, z. B. in a downpipe, fluidize the mass flow of the silica sprayed.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Wasserbeladung bei mäßig erhöhten Temperaturen durchzuführen. Dies kann geschehen, indem man entweder das einzuarbeitende Wasser oder die Kieselsäure oder beide Komponenten vorerwärmt. So kann das einzuarbeitende Wasser eine Temperatur zwischen 20 und 100, vorzugsweise 50 und 100, insbesondere 90 und 1000C haben.It has also proven advantageous to carry out the water loading at moderately elevated temperatures. This can be done by preheating either the water to be incorporated or the silica or both components. Thus, the water to be incorporated can have a temperature between 20 and 100, preferably have 50 and 100, in particular 90 and 100 0 C.
Man kann den Strukturaufbau auch durch kurzzeitige Dämpfung der beladenen Kieselsäure im abgeschlossenen Raum fördern. Das Dämpfen führt zu einer besonders guten Wasserverteilung. Dabei hat sich als günstig erwiesen, die wasserbeladene Kieselsäure vor der Trocknung im abgeschlossenen Gefäß ca. 5 bis 60, vorzugsweise 10 bis 30, insbesondere um 20 Minuten, bei Temperaturen bis zum Siedepunkt des Wassers, vorzugsweise 50 bis 80, insbesondere um 6O0C, zu dämpfen.The structure can also be promoted by briefly dampening the loaded silica in the closed space. Steaming leads to particularly good water distribution. In this has proved to be low, the water-laden silica, before drying, in sealed vessel for about 5 to 60, preferably 10 to 30, in particular 20 minutes, at temperatures up to the boiling point of water, preferably 50 to 80, in particular to 6O 0 C to dampen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Wasserverteilung besteht darin, daß man die wasserbeladene Kieselsäure beispielsweise auf Stift- oder Luftstrahlmühlen vermahlt.Another way to improve the water distribution is that one of the water-laden Silica ground, for example, on pin or air jet mills.
Es wird dann getrocknet, wobei vermutlich die präformierte Struktur über die oberflächig angelösten bzw. oberflächig mit freier Kieselsäure belegten Primärteilchen fixiert wird.It is then dried, with the preformed structure presumably loosening over the surface or primary particles coated on the surface with free silica is fixed.
Die Art der Trocknung ist wenig kritisch. Man kann die hergestellt Mischung von Kieselsäure und Wasser, welche phänomenologisch stets einem trockenen Pulver gleicht, zum Beispiel im Horden-, Teller-, Büttner-, Strömungs- oder Mikrowellentrockner trocknen. Die wasserbeladene Kieselsäure kann aber auch unter Einsparung einer getrennten Verfahrensstufe in einer Dampf- oder Luftstrahlmühle gleichzeitig vermählen und getrocknet werden.The type of drying is not very critical. One can use the prepared mixture of silica and water, which phenomenologically always resembles a dry powder, for example in the tray, plate, Büttner, Dry flow or microwave dryers. The water-laden silica can, however, also under Saving a separate process step in a steam or air jet mill at the same time and be dried.
Sofern eine separate Trocknung der nach Beladung mit Wasser erhaltenen pulverförmigen Mischung durchgeführt wird, kann man eine Trockenvermahlung auf einer Stift- oder Luftstrahlmühle anschließen.Provided a separate drying of the powdery mixture obtained after loading with water is carried out, you can connect a dry grinding on a pin or air jet mill.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der beschriebenen aerogelartigen strukturierten Kieselsäure als Mattierungsmittel.The invention further relates to the use of the airgel-like structured silica described as a matting agent.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele weiter erläutert. The invention is further explained below by means of exemplary embodiments.
In einem Lödigemischer wurde pyrogene Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 25 g/l und BET-Oberfläche von 340 m2/g mit 20 ml Wasser, das einen pH-Wert von 6,8 hatte, befeuchtet. Die Befeuchtung erfolgte bei Raumtemperatur unter mischendem Rühren. Das Wasser wurde über einen Zeitraum von 18 Min. aus einer Bürette eingetropft.In a Lödige mixer, pyrogenic silica with a bulk density of 25 g / l and a BET surface area of 340 m 2 / g was moistened with 20 ml of water which had a pH of 6.8. The moistening took place at room temperature with mixing stirring. The water was added dropwise from a burette over a period of 18 minutes.
Es wurde ein trocken wirkendes Pulver mit einem Wassergehalt von 15,3 Gew.-% erhalten. Dieses Pulver wurde auf einer gegenläufigen Stiftmühle vermählen und in einem Labortrockenschrank bei 1200C getrocknet. A dry-acting powder with a water content of 15.3% by weight was obtained. This powder was ground to a counter-rotating pin mill and dried in a laboratory drying oven at 120 0 C.
E;; wurde ein lockeres, opaleszierendes Pulver mit einem Schüttgewicht von 17,8 g/l und einer DBP-Zahl von 2,78 ml/g erhalten.E ;; became a loose, opalescent powder with a bulk density of 17.8 g / l and a DBP number of 2.78 ml / g obtained.
Die Wirksamkeit als Mattierungsmittel wurde in einer Poly-Urethan-Beschichtung geprüft. Das Ergebnis ist Beispiel 9 zu entnehmen.The effectiveness as a matting agent was shown in a poly urethane coating tested. The result is shown in Example 9.
Das erhaltene Produkt sowie das Ausgangsmatcrial wurden in Wasser aufgeschlämmt und mit Ultraschall dispergiert.The product obtained and the starting material were suspended in water and ultrasound dispersed.
Jeweils ein Tropfen dieser Dispersion wurde auf einer Objektblende aufgetrocknet. Elektronenmikroskop-Aufnahmen der Proben zeigen, daß das erfindungsgemäß strukturierte Produkt in Form von dispergierstabilen, diskreten Sekundärteilchen im Größenbercich vorwiegend zwischen I und ΙΟμηι vorliegt. Demgegenüber liegt das Ausgangsmaterial praktisch vollständig in Form von Primärteilchen vor.In each case one drop of this dispersion was dried on an object diaphragm. Electron microscope images of the samples show that the product structured according to the invention in the form of dispersion-stable, discrete secondary particles in the size range predominantly between I and ΙΟμηι is present. In contrast the starting material is practically completely in the form of primary particles.
Zu den beiden elektronenmikroskopischen Aufnahmen ist folgendes zu bemerken:The following should be noted about the two electron microscope images:
Abb. 1 zeigt in der Vergrößerung 1 :5000 das Ausgangsmaterial nach Beispiel 1, welches in Wasser ultraschalldispergiert und aufgetrocknet ist. Die Primärteilchen liegen weitgehend diskret vor.Fig. 1 shows that in a magnification of 1: 5000 Starting material according to Example 1, which is ultrasonically dispersed in water and dried. The primary particles are largely discreet.
Abb. 2 zeigt in der Vergrößerung 1 :5000 das Endprodukt nach Beispiel 1, welches in Wasser ultraschalldispergiert und aufgetrocknet ist. Die Ausbildung einer Sekundärstruktur ist deutlich zu erkennen.Fig. 2 shows that in a magnification of 1: 5000 End product according to Example 1, which is ultrasonically dispersed in water and dried. Training a secondary structure can be clearly seen.
In einem Lödigemischer wurden 5 I einer pyrogenen Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 19,3 g/l und einer BET-Oberfläche von 189 m2/g mit 20 ml Wasser, das mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 11,3 eingestellt war, befeuchtet.In a Lödige mixer, 5 l of a pyrogenic silica with a bulk density of 19.3 g / l and a BET surface area of 189 m 2 / g were mixed with 20 ml of water which had been adjusted to a pH of 11.3 with sodium hydroxide solution, moisturizes.
Die Befeuchtung erfolgte bei Raumtemperatur unter mischendem Rühren in einem Zeitraum von 20 Min. Die Zugabe des Wassers erfolgte tropfenweise aus einer Bürette.The moistening took place at room temperature with mixing stirring over a period of 20 minutes The water was added dropwise from a burette.
Es wurde ein trocken wirkendes Pulver mit einem Wassergehalt von 16% erhalten.A dry-acting powder with a water content of 16% was obtained.
Da das Pulver fühlbare feste Bestandteile enthielt, die offensichtlich auf den Zusammenbruch der scheinbaren Struktur der pyrogenen Kieselsäure durch örtlichen Wasserüberschuß zurückzuführen war, wurde das Pulver auf einer Stiftmühle vermählen und in einem Labortrockenschrank bei 120°C getrocknet.Since the powder contained tangible solid components, the apparently due to the collapse of the apparent structure of fumed silica by local Was due to excess water, the powder was ground on a pin mill and in one Laboratory drying cabinet dried at 120 ° C.
Es wurde ein lockeres, opaleszierendes Pulver mit einem Schüttgewicht von 17,5 g/l einer BET-Oberfläche · von 153m2/g, einer DBP-Zahl von 2,6 ml/g, einem Wasserporen volumen nach Innes von 1,9 ml/g und einem Restwassergehalt von 2,6% erhalten.A loose, opalescent powder with a bulk density of 17.5 g / l, a BET surface area of 153 m 2 / g, a DBP number of 2.6 ml / g, a water pore volume according to Innes of 1.9 ml / g and a residual water content of 2.6%.
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in Poly-Urethan-Beschichtung geprüft und ist Beispiel 9 zu entneh-The matting effect of the substance was made in poly-urethane coating checked and can be found in example 9
In ein Fallrohr wurde über eine Dosierschnecke pyrogene Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von ·-,■-. 27 g/1 und einer BET-Oberfläche von 297 mVg eingespeist. Fumed silica with a bulk density of · -, ■ -. 27 g / 1 and a BET surface area of 297 mVg.
In diesem im Fallrohr fließenden Massestrom wurden auf 10 Teile Kieselsäure 1,5 Teile ammoniakalisches Wasser mit einem pH-Wert von 10,1 eingedüst. Es w> wurde ein trocken wirkendes Pulver mit einem Schüttgewicht von 26 g/l und einem Wassergehalt von l2Gew.-% erhalten.In this mass flow flowing in the downpipe, 1.5 parts of ammoniacal were added to 10 parts of silica Injected water with a pH value of 10.1. It w> became a dry-acting powder with a bulk density of 26 g / l and a water content of 12% by weight obtained.
Dieses Pulver wurde in einem Mikrowellenherd getrocknet. h5 This powder was dried in a microwave oven. h5
Erhalten wurde ein opaleszierendes lockeres Pulver mit einem Schüttgewicht von 23 g/l, einer BET-Oberfläche von 270 m2/g und einer DBP-Zahl von 3,1 ml/g.An opalescent, loose powder with a bulk density of 23 g / l, a BET surface area of 270 m 2 / g and a DBP number of 3.1 ml / g was obtained.
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in eine Poly-Urethan-Beschichtung geprüft und isl Beispiel 9/ entnehmen.The matting effect of the substance was tested in a poly-urethane coating and is shown in Example 9 / remove.
B e i s ρ i e I 4B e i s ρ i e I 4
Wasserbeladcnes Produkt aus Beispiel 3 wurde zu Verbesserung der Wasserverteilung in einer Luftstrahl mühle bei 3,1 atü Mahldruck, 3,2 atü Injektordruck um einer Aufgabemenge von 8,8 kg pro Stunde vermählen, ι Die Trocknung auf 3,2 Gcw.-% Restwasser erfolgte ii einem Labortrockenschrank bei 1200C.Wasserbeladcnes product from Example 3 was ground to improve the water distribution in an air jet mill at 3.1 atmospheres grinding pressure, 3.2 atmospheres injector pressure to a feed rate of 8.8 kg per hour, drying to 3.2 wt .-% residual water ii was a laboratory drying oven at 120 0 C.
Erhalten wurde ein lockeres, opaleszierendes Pulvc mit einem Schüttgewicht von 14 g/l, einer BET-Obcrflä ehe von 277 m2/g, einer DBP-Zahl von 3,b ml/g un< einem Wasserporenvolumen nach Innes von 2,4 ml/gA loose, opalescent powder was obtained with a bulk density of 14 g / l, a BET surface area of 277 m 2 / g, a DBP number of 3.2 ml / g and an Innes water pore volume of 2.4 ml /G
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in eine Poly-Urethan-Beschichtung geprüft und ist Beispiel 9 zi entnehmen.The matting effect of the substance was tested in a poly-urethane coating and is Example 9 zi remove.
Mit 12 Gew.-% Wasser beladenes Produkt au Beispiel 3 wurde auf einer gegenläufigen Stiftmühli vermählen und in einer verschlossenen, vorgewärmter Pulverflasche 20 Min. bei 55°C gedämpft und anschlie ßend bei 120°C im Labortrockenschrank auf eine Restfeuchte von 3 Gew.-% getrocknet.Product loaded with 12% by weight of water Example 3 was ground on a counter-rotating pin mill and in a closed, preheated one Powder bottle steamed for 20 min. At 55 ° C and then ßend at 120 ° C in a laboratory drying cabinet on a Residual moisture of 3 wt .-% dried.
Es wurde ein lockeres, opaleszierendes Pulver mi einem Schüttgewicht von 16 g/l, einer BF.T-Oberflädi( von 264 m2/g, einer DBP-Zahl von 3,78 ml/g und cinerr Wasserporenvolumen nach Innes von 2,4 ml/j erhalten.A loose, opalescent powder with a bulk density of 16 g / l, a BF.T surface (of 264 m 2 / g, a DBP number of 3.78 ml / g and an Innes water pore volume of 2.4 ml / j obtained.
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in cinci Poly-Urethan-Beschichtung geprüft und isl Beispiel 9 zi entnehmen.The matting effect of the substance was tested in a poly urethane coating and is shown in Example 9 zi remove.
In ein beheiztes, auf 70°C erwärmtes Fallrohr wurde über eine Dosierschnecke pyrogene Kieselsäure mil einem Schüttgewicht von 54 g/l und einer BET-Oberfläche von 311 mVg eingespeist. In diesen fluidisierten Massestrom wurden auf 10 Teile Kieselsäure 3 Teile 800C warmes Wasser, das mit Wasserglas auf einen pH-Wert von 10,4 eingestellt war, eingedüst.Fumed silica with a bulk density of 54 g / l and a BET surface area of 311 mVg was fed into a heated downpipe heated to 70 ° C. via a metering screw. In this fluidized mass flow, 3 parts of 80 ° C. warm water, which had been adjusted to a pH of 10.4 with water glass, were injected into 10 parts of silica.
Erhalten wurde ein scheinbar trockenes Pulver mit einem Schüttgewicht von 80 g/l und einem Wassergehalt von 18,3 Gew.-%. Dieses Pulver wurde auf der in Beispiel 4 genannten Luftstrahimühle unter den dort angegebenen Bedingungen vermählen und anschließend auf einem Tellertrockner mit einer Tellertemperatur von 127°C auf einen Restwassergehalt von 4,2% getrocknet.An apparently dry powder with a bulk density of 80 g / l and a water content was obtained of 18.3% by weight. This powder was on the air jet mill mentioned in Example 4 among the there Grind specified conditions and then on a plate dryer with a plate temperature dried from 127 ° C to a residual water content of 4.2%.
Erhalten wurde ein opaleszierendes, lockeres Pulver mit einem Schüttgewicht von 36 g/l, einer BET-Oberfläche von 260 mVg und einer DBP-Zahl von 3,2 ml/g.An opalescent, loose powder with a bulk density of 36 g / l and a BET surface area was obtained of 260 mVg and a DBP number of 3.2 ml / g.
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in einer Holy-Urethan-Beschichtung geprüft und ist Beispie! 9 zu entnehmen.The matting effect of the substance was tested in a Holy urethane coating and is an example! 9 to remove.
Trockenes Produkt aus Beispiel 5 wurde auf einer Stiftmühle erneut vermählen.Dry product from Example 5 was ground again on a pin mill.
Erhalten wurde ein lockeres Pulver mit einem Schüttgewicht von 13 g/l und einer DBP-Zahl von 3,2 ml/g.A loose powder with a bulk density of 13 g / l and a DBP number of was obtained 3.2 ml / g.
Die Mattierwirkung der Substanz wurde in derThe matting effect of the substance was in the
Poly-Urethan-Beschichtung geprüft und ist Beispiel 9 zu entnehmen.Poly-urethane coating tested and can be found in Example 9.
(ο(ο
Die Mattierwirkung der nach Beispiel 5 und 7 erhaltenen Produkte wurde in einem schwarzen Einbrennlack mit der eines nach dem Kistlerschen ^ Verfahren hergestellten, handelsüblichen Aerogels verglichen. Beurteilt wurden der Glanzgrad nach Lange bei einem Reflexionswinkel von 45° und der Grindometerwertnach Hegemann.The matting effect of the products obtained according to Examples 5 and 7 was black Baked enamel with that of a commercially available airgel produced according to the Kistler process compared. The degree of gloss according to Lange at a reflection angle of 45 ° and the Grindometer value according to Hegemann.
Folgende Werte wurden ermittelt: ι οThe following values were determined: ι ο
Produktproduct
Grindometerwert
in μπιGrindometer value
in μπι
% Rest-Glanz
45°% Residual gloss
45 °
Handelsübliches Aerogel 62
Produkt nach Beispiel 5 38
Produkt nach Beispiel 7 30Commercial airgel 62
Product according to example 5 38
Product according to example 7 30
4,0 0,2 3,74.0 0.2 3.7
Der verwendete Lack hatte folgende Zusammensetzung: The paint used had the following composition:
7 Gew.-T. Rußpaste (enthaltend 18% Gasruß,7 parts by weight Carbon black paste (containing 18% carbon black,
38% Alkydharz und 44% Testbenzin
53 Gew.-T. fettsäuremodifiziertes Alkydharz38% alkyd resin and 44% white spirit
53 parts by weight fatty acid modified alkyd resin
75% in Xylol
12 Gew.-T. Melaminharz 55% in Butanol75% in xylene
12 parts by weight Melamine resin 55% in butanol
4 Gew.-T. Butano!4 parts by weight Butano!
2 Gew.-T. Äthylglykol
16 Gew.-T. Xylol2 parts by weight Ethyl glycol
16 parts by weight Xylene
2 Gew.-T. Glykolsäure Butyl Ester2 parts by weight Glycolic acid butyl ester
2 Gew.-T. Butylacetat 85%2 parts by weight Butyl acetate 85%
2 Gew.-T. SilikonöllO%inXylol2 parts by weight Silicone oil O% in xylene
Eingearbeitet wurden jeweils 5 Gew.-T. Produkt. Die Einarbeitung erfolgte durch lOminütiges Rühren mit einem Flügelrührer bei 2000 U/min. Der Lack wurde in ca. 30 μπι starker Trockenschicht auf Bleche aufgespritzt, luftgetrocknet und 30 min bei 1800C eingebrannt. 5 parts by weight were incorporated in each case. Product. The incorporation was carried out by stirring for 10 minutes with a paddle stirrer at 2000 rpm. The paint was sprayed in about 30 μπι strong dry layer on sheets, air dried and baked for 30 min at 180 0 C.
Die Mattierwirkung der aus Beispiel 1-7 erhaltenen Produkte wurde in einer mit gängigen Mattierungsmitteln sehr schlecht zu mattierenden Poly-Urethan-Beschichtung, die vorzugsweise mit Aerogelen mattiert wird, geprüft. Erstaunlicherweise konnte, wie die folgende Tabelle und graphische Darstellung zeigen, ein Zusammenhang zwischen Porosität, ausgedrückt durch die DBP-Zahl, und der erzielten Mattstufe nachgewiesen werden. Die Mattstufe wurde nach Lange bei einem Reflexionswinkel von 60° gemessen (A b b. 3).The matting effect of the products obtained from Examples 1-7 was compared with that of common matting agents Poly-urethane coating that is very difficult to mattify, preferably matting with aerogels is checked. Amazingly, as the following table and graph show, one Relation between porosity, expressed by the DBP number, and the achieved matt level proven will. The matt level was measured according to Lange at a reflection angle of 60 ° (A b b. 3).
1515th
2020th
2525th
3030th
3535
5050
Produktproduct
% Restglanz
60°% Residual gloss
60 °
DBP-Zahl
(ml/g)DBP number
(ml / g)
Die verwendete Beschichtungsmasse hatte folgende Zusammensetzung:The coating compound used had the following composition:
Polyurethan-Lack RezepturPolyurethane paint formulation
3,01 Gew.-T. Rußpaste mit Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymeren 0,62 Gew.-T. blaue Pigmentpräparation in3.01 parts by weight Carbon black paste with vinyl acetate-vinyl chloride copolymers 0.62 parts by weight. blue pigment preparation in
Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymeren 84,0 Gew.-T. 30% Polyesterurethan inVinyl acetate-vinyl chloride copolymers 84.0 parts by weight. 30% polyester urethane in
Äthylacetat
10—20 Gew.-T. ÄthylacetatEthyl acetate
10-20 parts by weight Ethyl acetate
In diese Masse wurden 3,62 Gew.-T. zu prüfendes Produkt mit dem Spatel eingearbeitet und anschließend 4 min mit einem Dissolver bei 2000 U/min dispergiert.3.62 parts by weight were added to this mass. product to be tested incorporated with the spatula and then Dispersed for 4 min with a dissolver at 2000 rpm.
Danach wurden jeweils 4,22 Gew.-T. Imprafix® und Desmodur® L (beide Handelsprodukte sind polyfunktionelle, aromatische Isocyanate) mit dem Spatel eingerührt und mit einem 300 μπι Zieheisen auf Karton aufgezogen.Thereafter, 4.22 parts by weight were in each case. Imprafix® and Desmodur® L (both commercial products are polyfunctional, aromatic isocyanates) stirred in with a spatula and with a 300 μm drawing iron on cardboard raised.
Nachdem der Aufstrich an der Luft angetrocknet war, wurde 30 min bei 800C im Trockenschrank ausgehärtet.After the spread had dried in the air, it was hardened for 30 min at 80 ° C. in a drying cabinet.
Beispiel 10Example 10
In einem Lödigemischer werden 400 g einer pyrogenen Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 25 g/l und einer BET-Oberfläche von 298 m2/g mit 100 ml eines 2,5%igen Kieselsäuresol, das einen pH-Wert von 6,3 hat, befeuchtet.In a Lödige mixer, 400 g of a fumed silica with a bulk density of 25 g / l and a BET surface area of 298 m 2 / g are mixed with 100 ml of a 2.5% silica sol with a pH of 6.3, moisturizes.
Die Befeuchtung erfolgt unter mischendem Rühren durch Zutropfen des Befeuchtungsmittels innerhalb 15 Minuten. Anschließend wird 30 Minuten nachgemischt. The humidification takes place with mixing stirring by adding the humidifying agent dropwise within 15 minutes. Mixing is then carried out for 30 minutes.
Es wird ein trocken wirkendes Pulver mit einem Wassergehalt von 20% erhalten. Dieses Pulver wird auf einer Luftstrahlmühle mit einem Mahldruck von 6 bar bei einem Durchsatz von 12,5 kg/h vermählen und in einem Zylinder bei 11O0C im Trockenschrank getrocknet. A dry-acting powder with a water content of 20% is obtained. This powder is milled in an air jet mill with a grinding pressure of 6 bar at a throughput of 12.5 kg / h and dried in a cylinder at 11O 0 C in a drying cabinet.
Es wird ein lockeres Pulver mit einem Schüttgewicht von 11 g/l und einer spezifischen Oberfläche von 264 m2/g erhalten.A loose powder with a bulk density of 11 g / l and a specific surface area of 264 m 2 / g is obtained.
Der Grindometerwert nach Hegemann wird zu 45 Mikrometer ermittelt, der Glanzgrad in einet Polyurethan-Beschichtungsmasse beträgt 1,3% (ermittelt wie in Beispiel 9 angegeben).The Hegemann grindometer value is determined to be 45 micrometers, the degree of gloss combined The polyurethane coating mass is 1.3% (determined as indicated in Example 9).
In einem« Lödigemischer werden 400 g pyrogem Kieselsäure mit einem Schüttgewicht von 25 g/l unc einer BET-Oberfläche von 298 m2/g mit 100 ml einei verdünnten wäßrigen Lösung von Natriummethylsiliko nat, die einen SiO2-Gehak von 1,8 Gewichtsprozen aufweist, unter mischendem Rühren innerhalb 15 Minu ten befeuchtet. Anschließend wird 30 Minuten nachge mischt.In a "Lödige mixer 400 g of pyrogenic silica with a bulk density of 25 g / l and a BET surface area of 298 m 2 / g with 100 ml of a dilute aqueous solution of sodium methylsiliko with an SiO 2 content of 1.8 percent by weight has, moistened with mixing stirring within 15 minutes. The mixture is then mixed for 30 minutes.
Es wird ein trocken wirkendes Pulver mit einen Wassergehalt von 20% erhalten, das auf eine Luftstrahlmühle mit einem Mahldruck von 6 bar un< einem Durchsatz von 11 kg/h vermählen wird. Di Trocknung erfolgt in einem Zylinder bei 1100C ir Trockenschrank,A dry-acting powder with a water content of 20% is obtained, which is ground in an air jet mill with a grinding pressure of 6 bar and a throughput of 11 kg / h. The drying takes place in a cylinder at 110 0 C in the drying cabinet,
Es resultiert ein lockeres Pulver mit einem Schüttgc wicht von 12 g/l und einer spezifischen Oberfläche vo 216 m2/g. Der Grindometerwert nach Hegeman beträgt 37 Mikrometer, der Glanzgrad in einer Polyurc than-Beschichtungsmasse 1,8% (ermittelt wie in Be spiel 9 angegeben).The result is a loose powder with a bulk weight of 12 g / l and a specific surface area of 216 m 2 / g. The Hegeman grindometer value is 37 micrometers, the degree of gloss in a polyurethane coating compound is 1.8% (determined as indicated in Example 9).
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 709 547/3 For this purpose 3 sheets of drawings 709 547/3
m ra ^g -s m ra ^ g -s
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